DE3425371A1 - FILM BLOW HEAD FOR THE PRODUCTION OF TUBE FILMS - Google Patents
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Description
10.07.1984 34 242 G-die07/10/1984 34 242 G-die
Windmöller ξ Hölscher, 4540 LengerichWindmöller ξ Hölscher, 4540 Lengerich
Die Erfindung betrifft einen Folienblaskopf für die Herstellung von Schlauchfolien aus thermoplastischen Massen mit einem seitlichen Zuführungskanal für die Schmelze, der in einen ersten Ringkanal mit in einer im wesentlichen radialen Ebene des Folienblaskopfes liegenden oberen Begrenzungswandung mündet, der von dem zu diesem konzentrischen, zu dem den Folienschlauch ausformenden Düsenspalt führenden zweiten Ringkanal durch ein eingesetztes Rohrstück mit unterer, beide Ringkanäle verbindenden Überströmkante getrennt ist, dessen Höhe von der Mündung des Zuführungskanals bis zu der radial gegenüberliegenden Zusammenflußstelle der im Mündungsbereich geteilten Schmelzeströme derart abnimmt, daß die Fließwege der Schmelze zu dem Düsenspalt im wesentlichen gleich lang sind.The invention relates to a film die head for the production of tubular films from thermoplastic masses with a lateral Feed channel for the melt, which is in a first annular channel with in a substantially radial plane of the Foil blow head lying upper boundary wall opens, the second annular channel leading through a nozzle gap which is concentric to this and which leads to the nozzle gap forming the film tube inserted pipe section is separated with the lower, both annular channels connecting overflow edge, the height of the mouth of the Feed channel up to the radially opposite confluence point of the melt streams divided in the mouth area in this way decreases so that the flow paths of the melt to the nozzle gap are essentially the same length.
Die Leistung von Anlagen zur Herstellen von geblasenen Schlauchfolien wird im wesentlichen durch die erreichbare Kühlleistung begrenzt, weil die Abzugsgeschwindigkeit nur so groß sein darf, daß sichergestellt ist, daß die Folien mindestens im Zeitpunkt ihres Flachlegens so weit abgekühlt sind, daß die aufeinanderliegenden Folienbahnen nicht miteinander verblocken können. Als kühlendes Medium für die extrudierten Schlauchfolien hat sich Luft als ideal erwiesen, weil diese eine zu schroffe Abkühlung, die die Folienqualität beeinträchtigt, vermeidet. Zur Kühlung des zwischen dem Folienblaskopf und der Flachlegeeinrichtung zu einer Folienblase aufgeblasenen Folienschlauches werden seit einigen Jahren Folienblasköpfe eingesetzt, die durch das Prinzip der Folieninnenkühlung mit ständigem Austausch der die Folienblase stützenden Luft durch Kühlluft gegenüber Blasfolienanlagen mit stationärer Blase und nur mit kühlender Außenluft praktisch eine Leistungsverdoppelung ermöglicht haben. Ein besonderes Problem bei dem Austausch der kühlenden Stützluft ergibt sich jedoch daraus, daß die Innenluftzuführungs- und -abführungskanäle durch den Folienblaskopf hindurchgeführt werden müssen, wobei sie derart anzuordnen sind, daß sich keine Beeinträchtigung der Schmelzezuführungskanäle ergibt. Wegen der großen Mengen auszutauschender, die Folienblase kühlender Stützluft kommt grundsätzlich nur eine axiale Zu- und Abführung der Innenluft in Betracht. Die axiale Zuführung der Innenkühlluft macht eine seitliche Einspeisung der Schmelze in den Folienblaskopf erforderlich, wenn man nicht eine aufwendigere Anordnung wählt, wie sie aus der DE-PS 23 06 834 bekannt ist.The performance of systems for the production of blown tubular films is essentially limited by the achievable cooling capacity, because the withdrawal speed may only be so high that it is ensured that the foils have cooled down so far at least at the time they are laid flat that the layers lying on top of one another Cannot block the film webs with one another. As a cooling medium for the extruded tubular films Air has proven to be ideal because it avoids excessive cooling, which would impair the quality of the film. For cooling of the film tube blown into a film bubble between the film blow head and the lay-flat device have been since For a few years film blow heads have been used, which are based on the principle of internal film cooling with constant replacement of the film bubble supporting air through cooling air compared to blown film systems with stationary bubble and only practical with cooling outside air have enabled a doubling of performance. However, a particular problem arises when exchanging the cooling support air from the fact that the inside air supply and discharge channels must be passed through the film die head, and they are to be arranged in such a way that no impairment of the Melt supply channels results. Because of the large amounts of supporting air that needs to be exchanged and cools the foil bubble, there is always air only an axial supply and discharge of the internal air is considered. The axial supply of the internal cooling air makes one Lateral feeding of the melt into the film die is required if a more complex arrangement is not chosen, such as it is known from DE-PS 23 06 834.
Ein aus der DE-OS_ 20 09 914 bekannter Folienblaskopf mit einem seitlichen Zuführungskanal für die Schmelze weist den Nachteil auf, daß der Blaskopf wegen der unterschiedlich langen Schmelzeleitungen bis zum Düsenspalt ungleich erwärmt wird, so daß sich ein unsymmetrisches Temperaturprofil über den Umfang des Folienblaskopf es ergibt und jeder Leistungs- oder Materialwechsel, derA film blow head known from DE-OS_ 20 09 914 with a lateral feed channel for the melt has the disadvantage that the blow head because of the different lengths of melt lines is heated unevenly up to the nozzle gap, so that there is an asymmetrical temperature profile over the circumference of the film die it results and every change of service or material that
Temperaturänderungen in der Schmelze hervorruft, ein unerwünschtes Nachzentrieren des Düsenspalts erforderlich machen kann.Causing temperature changes in the melt, an undesirable Re-centering of the nozzle gap may make it necessary.
Ein aus der DE-AS 17 29 055 bekannter Folienblaskopf der eingangs angegebenen Art vermeidet zwar den Nachteil unterschiedlich langer Fließwege der Schmelze von dem Einspeisungspunkt bis zu dem den Folienschlauch ausformenden Düsenspalt dadurch, daß die Schmelze zunächst entgegen der Abzugsrichtung der ausgeformten Folienblase umgelenkt, anschließend über eine Umlenkschulter mit einem etwa halbellyptischen Profilverlauf in Folienabzugsrichtung "umgestülpt" und dann zu dem Düsenspalt geleitet wird. Bei mit diesem bekannten Folienblaskopf hergestellten Schlauchfolien wurde jedoch eine Foliendünnstelle beobachtet, die im Bereich der Zusammenflußstelle der im Mündungsbereich geteilten Schmelzeströme liegt.A film die head known from DE-AS 17 29 055 of the type specified at the beginning avoids the disadvantage differently long flow paths of the melt from the feed point to the die gap forming the film tube in that the melt is first deflected against the withdrawal direction of the formed film bubble, then via a deflection shoulder with an approximately semi-elliptical profile in the direction of film removal "everted" and then directed to the nozzle gap. In the case of tubular films produced with this known film die However, a thin point in the film was observed, which was in the area of the confluence point of the split point in the mouth area Melt flows.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Folienblaskopf der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der bei Einbau einer leistungsfähigen Folieninnenkühlvorrichtung die Herstellung von Schlauchfolien mit einem gleichmäßigeren Dickenprofil ermöglicht. The object of the invention is therefore to create a film die head of the type specified at the outset which, when a powerful Internal film cooling device enables the production of tubular films with a more uniform thickness profile.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die innere und/oder äußere Wand des zweiten Ringkanals der mit axial und konzentrisch angeordneten Kanälen zum Zu- und Abführen der kühlenden Stützluft versehene Folienblaskopf in dem Bereich zwischen der Zusammenflußstelle und dem Düsenspalt mit axial verlaufenden, mit Zu- und Abführungsleitungen versehenen Bohrungen für ein Kühlmittel versehen ist.According to the invention this object is achieved in that the inner and / or outer wall of the second ring channel with the axially and concentrically arranged channels for supplying and removing the cooling support air provided film die in the area between the confluence point and the nozzle gap with axially extending bores provided with supply and discharge lines for a coolant is provided.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die bei den mit dem bekannten Folienblaskopf nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 hergestellten Schlauchfolien beobachtete Dünnstelle auf der Fließnaht beruht, die sich an der Zusammenflußstelle derThe invention is based on the knowledge that the with the known film die head according to the preamble of claim 1 produced tubular films observed thin point based on the flow seam, which is located at the point of confluence of the
geteilten Schmelzeströme dadurch einstellt, daß diese aufgrund
der Wandscherung eine Temperaturerhöhung an ihren wandnahen
Schichten erfahren, so daß sich an der Zusammenflußstelle ein
die Wandung des extrudierten Folienschlauches durchsetzender
Bereich mit erhöhter Temperatur und somit geringerer Viskosität ergibt, der dazu führt, daß in diesem Bereich die Schlauchfolie
mit größerer Querreckung aufgeblasen wird. Die Wandscherung der Schmelze mit der dadurch bedingten Viskositätsänderung tritt
auch an den Wandungen der koaxialen Ringkanäle auf. Diese verteilt sich jedoch gleichmäßig über den Gesamtumfang der zu einem
Schlauch auszuformenden Schmelze, so daß sich die dadurch bewirkte
Viskositätsänderung störend nicht auf die Toleranzen der Foliendicke auswirken kann. Anders verhält es sich mit den Grenzschichten
der Schmelze, die über die oberen Begrenzungswandungen des ersten Ringkanals fließen und an der Zusammenflußstelle unter
Bildung der Fließnaht wieder vereinigt werden. Die diese
Fließnaht bildende Schmelze ist durch die Wandscherung über die volle Dicke des extrudierten Folienschlauches unter Verringerung
der Viskosität erwärmt worden, was die erwähnte ausgeprägte Foliendünnstelle zur Folge hat. Durch die erfindungsgemäße Abkühlung
einer Wandung oder beider Wandungen des zu dem Düsenspalt
führenden Ringkanals wird die Temperatur und damit die Viskosität der Schmelze im Bereich der Fließnaht den angrenzenden Bereichen
angeglichen, so daß der extrudierte Folienschlauch ein im
wesentlichen vergleichmäßigtes Temperaturprofil aufweist und
eine Dünnstelle aufgrund der Fließnaht vermieden wird.divided melt flows set in that this due to
the wall shear causes a temperature increase at those near the wall
Layers learned so that at the point of confluence one
penetrating the wall of the extruded film tube
Area with increased temperature and thus lower viscosity results, which leads to the fact that the tubular film is inflated with greater transverse stretching in this area. The wall shear of the melt with the resulting change in viscosity occurs
also on the walls of the coaxial ring channels. However, this is distributed evenly over the entire circumference of the melt to be formed into a tube, so that the resulting change in viscosity cannot interfere with the tolerances of the film thickness. The situation is different with the boundary layers of the melt, which flow over the upper boundary walls of the first ring channel and are reunited at the point of confluence to form the flow seam. The this
Melt which forms a flow seam has been heated by the wall shear over the full thickness of the extruded film tube with a reduction in viscosity, which results in the pronounced thin film area mentioned. The inventive cooling of one or both walls of the nozzle gap
leading ring channel, the temperature and thus the viscosity of the melt in the area of the flow seam is matched to the adjacent areas, so that the extruded film tube is an in
has a substantially uniform temperature profile and
a thin point due to the flow seam is avoided.
Als Kühlmittel kann durch die Temperierbohrungen beispielsweise Preßluft oder ein Temperieröl geleitet werden, deren Temperatur
unter der Schmelzetemperatur des ausgeformten Kunststoffschlauches
liegt. Durch die Kühlung wird die Schmelzetemperatur der
Zusammenflußnaht abgesenkt und dadurch die Schmelzeviskosität
wieder angehoben, so daß unzulässige Foliendickenuntertoleranzen an dieser Stelle vermieden werden.For example, compressed air or a temperature control oil, the temperature of which is below the melt temperature of the molded plastic tube, can be passed through the temperature control bores as a coolant. As a result of the cooling, the melt temperature becomes the
Lowered the confluence seam and thereby the melt viscosity
raised again so that impermissible under-tolerances in the thickness of the film are avoided at this point.
Die innere und äußere Wandung des zweiten Ringkanals kann statt mit Bohrungen für ein Kühlmittel außerhalb eines axialen Bereiches zwischen der Zusammenflußstelle und dem Düsenspalt auch mit einer Heizmanschette versehen sein, die den an die Fließnaht angrenzenden Bereich des extrudierten Folienschlauches so weit aufheizt, daß sich in diesem ein gleichmäßiges Temperatur- und Viskositätsprofil einstellt.The inner and outer walls of the second ring channel can, instead of having bores for a coolant, outside of an axial area between the confluence point and the nozzle gap can also be provided with a heating jacket that attaches to the flow seam adjacent area of the extruded film tube is heated so far that there is a uniform temperature and Adjusts the viscosity profile.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject of further subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigtAn embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. In this shows
Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch den Folienblaskopf undFig. 1 shows an axial longitudinal section through the film die and
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Folienblaskopf längs der Linie II - II in Fig. 1.FIG. 2 shows a cross section through the film blow head along the line II-II in FIG. 1.
Von einem nicht dargestellten Extruder für thermoplastische und/ oder elastomere Massen wird die Schmelze 1 mittels des Anschlußflansches 2 in das Blaskopfgehäuse 3 eingeleitet. In das Gehäuse 3 ist mittels des Dichtkegels 5 der Fließkanal-Einsatz 4 eingesetzt, in dem die Strömungskanäle mit der den Schmelzestrom aufteilenden Fließschneide 6 angeordnet sind.The melt 1 is transferred from an extruder (not shown) for thermoplastic and / or elastomeric materials by means of the connecting flange 2 introduced into the blow head housing 3. The flow channel insert 4 is inserted into the housing 3 by means of the sealing cone 5, in which the flow channels with the flow cutting edge 6 dividing the melt flow are arranged.
Entgegengesetzt zur Folienabzugsrichtung 17 wird die Schmelze zwischen der Bohrung des Gehäuses 3 und der Umlenkschulter 7 des Einsatzes 4 in dem Fließkanal 8 derart umgelenkt, daß vom Zentrum der Zuführungsbohrung 1 durch die Schmelze-Umlenkung überOpposite to the film withdrawal direction 17, the melt between the bore of the housing 3 and the deflection shoulder 7 of the Insert 4 deflected in the flow channel 8 such that from the center of the feed bore 1 through the melt deflection over
die etwa halb-elliptisch verlaufende Formschulter 10 die Schmelze derart in den zum Düsenspalt 15 führenden inneren Schmelzeringkanal 9 geführt wird, daß sich vom zentralen Einspeisungspunkt 1 in das Gehäuse 3 längs eines jeden Stromfadens bis zum Umfang des ausformenden Düsenspalts 15 gleich lange Fließwege ergeben. Die obere Fließkanalwandung 11 stellt die in radialer Ebene verlaufende Basis für die die Schmelze umlenkende Formschulter 7, 10 dar. An dieser in radialer Ebene verlaufenden Ebene 11 tritt die störende Schererwärmung der Schmelze auf, die anschließend an der Zusammenflußschneide 11' radial den gesamten Schmelzestrom durchsetzt und an dieser Stelle besagte Foliendünnstelle verursacht.the approximately semi-elliptical forming shoulder 10 the melt in this way into the inner melt ring channel leading to the nozzle gap 15 9 is performed that from the central feed point 1 in the housing 3 along each stream filament up to Circumference of the forming nozzle gap 15 flow paths of the same length result. The upper flow channel wall 11 provides the base, running in a radial plane, for the mold shoulder that deflects the melt 7, 10. At this radial plane 11, the disruptive shear heating of the melt occurs, which then at the confluence cutting edge 11 'radially penetrates the entire melt flow and at this point said thin film point caused.
Der innere Düsenring 13 wird durch die innere Schmelzekanalhülse 14 getragen, während der auf den Fließkanal 4 aufgesetzte Düsenring 12 gemeinsam mit dem inneren Düsenring 13 den die Folie ausformenden Düsenspalt 15 bildet.The inner nozzle ring 13 is carried by the inner melt channel sleeve 14, while the nozzle ring placed on the flow channel 4 12, together with the inner nozzle ring 13, forms the nozzle gap 15 which forms the film.
Die ausgeformte Folienblase 16 wird durch die Folienkühlluft abgekühlt, aufgeweitet und einer nicht dargestellten Abzugsvorrichtung 17 zugeführt und anschließend aufgewickelt.The formed film bubble 16 is cooled by the film cooling air cooled, expanded and fed to a take-off device 17, not shown, and then wound up.
In die innere Bohrung 18 der inneren Schmelzekanalhülse 14 ist das Innenluft-Zuführungsrohr 19 eingesetzt, in dem wiederum über die radial angeordneten Stege 20 das Innenluft-Absaugrohr 21 gehalten wird. Die von einem nicht dargestellten Gebläse zuführte Innenkühlluft 22 wird oberhalb des inneren Düsenrings 13 an die Folienblasen-Innenseite geleitet, wobei die Luftführung durch eine schematisch dargestellte Innenkühlvorrichtung 23 verbessert wird. Anschließend wird die erwärmte Kühlluft 24 durch das Rohr 21 abgeleitet und von einem nicht dargestellten Gebläse abgesaugt. The inner air supply pipe 19 is inserted into the inner bore 18 of the inner melt channel sleeve 14, in which in turn over the radially arranged webs 20 the internal air suction tube 21 is held. The supplied by a fan, not shown Inner cooling air 22 is passed above the inner nozzle ring 13 to the inside of the film bubble, the air being guided through a schematically illustrated internal cooling device 23 is improved. The heated cooling air 24 is then passed through the tube 21 derived and sucked off by a fan, not shown.
Auf der von der Blaskopf-Längsachse, der Bohrungsachse 1 derOn the of the blow head longitudinal axis, the bore axis 1 of
,S-, S-
Schmelzezuführung sowie der Zusammenflußschneide 11' aufgespannten Ebene wird in Schmelzeflußrichtung hinter der Fließschneide 11' in dem Schmelzekanaleinsatz 4 die Temperierbohrung 25 mit der Temperiermittelzuleitung 26 bzw. -ableitung 27 angeordnet, während in der gegenüberliegenden Wandung der inneren Schmelzekanalhülse 14 in gleicher Höhe und gleicher Länge eine parallel verlaufende Temperierbohrung 28 angeordnet wird. Die Temperiermedium-Zuleitung für die Bohrung 28 ist mittels des Zuleitungspfeils 29 bzw. des Ableitungspfeils 30 angedeutet, wobei die Zuleitungsbohrungen 26, 29 sowie die Ableitungsbohrungen 27, 30 in Parallelschaltung zusammengefaßt werden.Melt supply and the confluence cutting edge 11 'clamped In the melt flow direction behind the flow cutting edge 11 'in the melt channel insert 4, the temperature control bore 25 is also level the temperature control medium supply line 26 or discharge line 27, while in the opposite wall of the inner melt channel sleeve 14 a parallel tempering bore 28 is arranged at the same height and the same length. The temperature control medium supply line for the bore 28 is indicated by means of the feed arrow 29 and the discharge arrow 30, the Feed bores 26, 29 and the discharge bores 27, 30 are combined in parallel.
Als Gegenstück zur Umlenkschulter 7, 10 des Schmelzekanalteils ist der Gegenring 31 eingesetzt, dessen muldenförmige Ausnehmung 32 mit konstantem Abstand zur Umlenkschulter 10 verläuft.The counter-ring 31, its trough-shaped recess, is used as a counterpart to the deflection shoulder 7, 10 of the melt channel part 32 runs at a constant distance from the deflection shoulder 10.
Die Versorgungsleitungen 29, 30 für die in der inneren Schmelzekanalhülse 14 angeordneten Temperierbohrung 28 verlaufen zweckmäßigerweise zwischen der Innenbohrung der Hülse 14 sowie dem Innenluft-Zuleitungsrohr 19.The supply lines 29, 30 for those in the inner melt channel sleeve 14 arranged temperature control bore 28 expediently run between the inner bore of the sleeve 14 and the Indoor air supply pipe 19.
Unterhalb der Schmelzekanalzuleitung 1 ergeben sich entgegengesetzt dem ausformenden Düsenspalt 15 in den Fließkanälen 8, 9, 10 am Umfang des Blaskopfgehäuses 3 unterschiedliche Erwärmungen bzw. Wärmeverluste. Um diese zu kompensieren, ist vorgesehen, mittels eines empfindlichen Schmelze-Massetemperaturfühlers 33 die exakte Schmelzetemperatur zu messen und mittels eines nicht dargestellten Temperaturreglers eine Heizmanschette 34 auf Massetemperatur zu regeln, um in diesem Bereich der Schmelzeumleitung am Blaskopfumfang gleiche Gehäusetemperaturen sicherzustellen. Darüberhinaus ist es vorteilhaft, zumindest in gleicher axialer Länge auf der Innenseite der inneren Schmelzekanalhülse 14 ebenfalls ein inneres Heizband anzubringen, um Abkühlungseffekte durch die Innenkühlvorrichtung 21 - 24 auszugleichen. DieBelow the melt channel feed line 1, the opposite results the forming nozzle gap 15 in the flow channels 8, 9, 10 on the circumference of the blow head housing 3 different heatings or heat losses. In order to compensate for this, it is provided by means of a sensitive melt temperature sensor 33 to measure the exact melt temperature and by means of a temperature controller, not shown, a heating jacket 34 to melt temperature to be regulated in order to ensure the same housing temperatures in this area of the melt diversion at the die circumference. In addition, it is advantageous to also have at least the same axial length on the inside of the inner melt channel sleeve 14 to attach an inner heating tape in order to achieve cooling effects to be compensated by the internal cooling device 21-24. the
Schmelzetemperatur des Masse-Thermoelements 33 kann auf einem Temperatur-Anzeiger 35 sichtbar gemacht werden, so daß die Betriebsweise des Blaskopfes beurteilt werden kann.Melt temperature of the ground thermocouple 33 can be made visible on a temperature indicator 35, so that the Operation of the blow head can be assessed.
Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Einschicht-Folienblaskopf. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, dieses Prinzip auch für Mehrschicht-Coextrusion zu verwenden, wobei die seitliche Zuführung der innersten Schicht in der zum Düsenspalt abgewandten Seite in unterster Position, die Mittelschicht in nächster radialer Ebene und die Außenschicht in zum Düsenspalt zeigender radialer Ebene angeordnet ist.The exemplary embodiment shows a single-layer film blow head. However, it is easily possible to use this principle for multi-layer coextrusion, with the side feed the innermost layer in the lowest position on the side facing away from the nozzle gap, the middle layer in the next radial plane and the outer layer is arranged in the radial plane pointing towards the nozzle gap.
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